O Motor do ventilador é um componente central dos modernos dispositivos de assistência respiratória médica, impactando diretamente a precisão e a estabilidade da saída do fluxo de ar. Com o desenvolvimento contínuo de ventiladores não invasivos, ventiladores invasivos e equipamentos de oxigenoterapia com alto fluxo, os requisitos de desempenho e estabilidade a longo prazo do motor estão se tornando cada vez mais rigorosos. O motor gera calor significativo em altas frequências. A baixa dissipação de calor pode levar a eficiência reduzida, mau funcionamento do sistema de controle e até danos motores. Portanto, a dissipação de calor eficaz e eficiente é crucial para garantir uma operação do motor do ventilador confiável.
Métodos de resfriamento do motor do ventilador comum
Convecção natural
A convecção natural é o método de dissipação de calor mais comum. Ele dissipa o calor através da diferença de temperatura entre a superfície do motor e o ar circundante. Este método é adequado para motores de ventilador pequeno e de baixa potência, não requer componentes adicionais de dissipação de calor, oferece uma estrutura simples e reduz os custos de manutenção. O alojamento é normalmente feito de liga de alumínio ou um alojamento de metal com barbatanas para aumentar a eficiência da dissipação de calor. Altos requisitos de convecção requerem circulação de ar suave dentro do dispositivo.
Resfriamento de ar forçado
O resfriamento de ar forçado usa um ventilador externo ou interno para criar um fluxo de ar direcional, acelerando a remoção de calor da superfície do motor. É adequado para motores de ventilador de alta velocidade e alta velocidade. O resfriamento do ar pode melhorar significativamente a eficiência da dissipação de calor e manter as temperaturas do enrolamento do motor dentro dos limites seguros. Os desenhos do ventilador normalmente incorporam pequenos ventiladores axiais ou centrífugos nos dutos do lado do ventilador ou ao redor do motor. A estrutura de resfriamento de ar deve equilibrar os caminhos do fluxo de ar, controle de ruído e layout espacial.
Resfriamento líquido
O resfriamento líquido usa um líquido de arrefecimento (como água pura ou solução de etileno glicol) para circular através de tubos fechados para remover o calor. É usado principalmente em sistemas respiratórios industriais ou de cuidados intensivos de alta potência, operando continuamente. Um sistema de refrigeração líquido inclui componentes como uma bomba de líquido de arrefecimento, trocador de calor e placas de resfriamento. O resfriamento líquido oferece alta eficiência de dissipação de calor, estabilidade e flutuações mínimas de temperatura, mas é complexo, caro e requer alta manutenção. Geralmente não é usado em ventiladores domésticos ou móveis.
Resfriamento por tubo de calor
Os tubos de calor são uma tecnologia de dissipação de calor que utiliza o princípio da mudança de fase para conduzir rapidamente calor. Eles são adequados para motores de ventilador compactos, mas intensivos em calor. Uma pequena quantidade de fluido é preenchida dentro do tubo de calor, que transfere rapidamente o calor através da absorção e condensação do calor. Os tubos de calor podem ser combinados com resfriamento de ar ou convecção natural para melhorar a eficiência geral da dissipação de calor. O resfriamento do tubo de calor requer requisitos estritos de layout do motor e a modelagem de simulação térmica é necessária durante a fase inicial de projeto. Este método é adequado para aplicações que requerem resfriamento centralizado de peças de motor sensíveis ao calor.
A adição de dissipadores de calor ao alojamento do motor ou à placa controladora é um método econômico, confiável e tradicional. Este método acelera a troca de calor aumentando a área de dissipação de calor. Os dissipadores de calor são normalmente feitos de alumínio ou cobre e geralmente apresentam formas em forma de agulha, em forma de barbatana ou em forma de favo de mel. Combinado com convecção natural ou resfriamento de ar, esse método oferece desempenho ideal de resfriamento. Este método é adequado para sistemas de ventilador incorporado com espaço limitado, mas requisitos de dissipação de calor altos.
Fatores -chave na seleção de um método de resfriamento
A seleção do método de resfriamento apropriado para um motor ventilador requer consideração abrangente de vários fatores:
Classificação de energia motora
Temperatura de operação e umidade ambiental
Frequência de carga operacional de equipamentos
Restrições de espaço dimensional e de instalação
Requisitos de ruído do sistema
Orçamento de custo
Ciclo de confiabilidade e manutenção
No desenvolvimento real do produto, a análise de simulação térmica é frequentemente realizada para avaliar o aumento da temperatura de diferentes projetos de resfriamento sob cargas variadas para garantir que a temperatura operacional do motor permaneça abaixo do seu padrão de classe de isolamento (por exemplo, classe F, classe H).
Padrões da indústria médica para dissipação de calor
Como dispositivos médicos, os ventiladores devem cumprir com vários padrões de segurança elétrica e aumento da temperatura, como IEC 60601-1 e ISO 80601-2-12. Esses padrões impõem requisitos rigorosos ao desempenho de dissipação de calor do motor e de seus componentes de controle, incluindo limites superiores nas temperaturas da superfície do motor, dispositivos de proteção de superaquecimento e vida útil do envelhecimento do isolamento. O design deve garantir que o motor não superaqueça sob as condições operacionais mais duras, mantendo assim a precisão do controle do fluxo de ar e a estabilidade operacional de longo prazo do dispositivo.
